Қазіргі заманғы энергетикалық жүйелерде жоғары вольтты кабельдер маңызды рөл атқарады. Қалалардағы жер асты электр желілерінен бастап таулар мен өзендер арқылы өтетін ұзақ қашықтыққа электр беру желілеріне дейін жоғары вольтты кабельдер электр энергиясын тиімді, тұрақты және қауіпсіз беруді қамтамасыз етеді. Бұл мақалада жоғары вольтты кабельдерге қатысты әртүрлі технологиялар, соның ішінде олардың құрылымы, жіктелуі, өндіріс процесі, пайдалану сипаттамалары, орнату және техникалық қызмет көрсету терең зерттеледі.
1. Жоғары вольтты кабельдердің негізгі құрылымы
Жоғары вольтты кабельдер негізінен өткізгіштерден, оқшаулағыш қабаттардан, экрандау қабаттарынан және қорғаныс қабаттарынан тұрады.
Өткізгіш ток өткізгіштік арнасы болып табылады және әдетте мыс немесе алюминийден жасалады. Мыс жақсы өткізгіштікке және икемділікке ие, ал алюминий салыстырмалы түрде арзан және салмағы жеңіл. Бұл өткізгіштер икемділікті арттыру үшін әдетте көп жіпті бұралған сымдар түрінде болады.
Оқшаулау қабаты жоғары вольтты кабельдің маңызды бөлігі болып табылады, ол токтың ағып кетуіне жол бермеуде және өткізгішті сыртқы әлемнен оқшаулауда рөл атқарады. Жалпы оқшаулағыш материалдарға айқас байланысқан полиэтилен (XLPE), майлы қағаз және т.б. жатады. XLPE тамаша электрлік қасиеттерге, ыстыққа төзімділікке және механикалық беріктікке ие және қазіргі заманғы жоғары вольтты кабельдерде кеңінен қолданылады.
Қорғаныс қабаты ішкі және сыртқы болып бөлінеді. Ішкі қорғаныш электр өрісін біркелкі ету және жергілікті разрядтың оқшаулағыш қабатқа зақым келтіруіне жол бермеу үшін қолданылады; сыртқы қорғаныш кабельге сыртқы электромагниттік өрістің кедергісін азайта алады, сондай-ақ кабельдің сыртқы әлемге электромагниттік әсер етуіне жол бермейді.
Қорғаныш қабаты негізінен кабельді механикалық зақымдану, химиялық коррозия және судың енуі сияқты сыртқы факторлардың зақымдануынан қорғайды. Ол әдетте металл сауыт пен сыртқы қабықтан тұрады. Металл сауыт механикалық беріктікті қамтамасыз ете алады, ал сыртқы қабық су өткізбейтін және коррозияға қарсы функцияларға ие.
2. Жоғары вольтты кабельдердің жіктелуі
Кернеу деңгейіне сәйкес, жоғары вольтты кабельдерді орташа вольтты кабельдер (әдетте 3-35 кВ), жоғары вольтты кабельдер (35-110 кВ), аса жоғары вольтты кабельдер (110-500 кВ) және аса жоғары вольтты кабельдер (500 кВ-тан жоғары) деп бөлуге болады. Әр түрлі кернеу деңгейлеріндегі кабельдер құрылымдық дизайны, оқшаулау талаптары және т.б. бойынша ерекшеленеді.
Оқшаулағыш материалдар тұрғысынан алғанда, жоғарыда аталған XLPE кабельдері мен майлы қағаз кабельдерінен басқа, этилен-пропилен резеңке кабельдері де бар. Майлы қағаз кабельдерінің тарихы ұзақ, бірақ олардың жоғары техникалық қызмет көрсету шығындары мен басқа да себептерге байланысты олар біртіндеп XLPE кабельдерімен ауыстырылды. Этилен пропилен резеңке кабелі жақсы икемділікке және ауа райына төзімділікке ие және кейбір ерекше жағдайларға жарамды.
3. Жоғары вольтты кабельді өндіру процесі
Жоғары вольтты кабельдерді өндіру күрделі және нәзік процесс.
Өткізгіштерді өндіру үшін алдымен мыс немесе алюминий шикізатын созу, бұрау және басқа да процестерді жүргізу қажет, бұл өткізгіштің өлшемдік дәлдігі мен механикалық қасиеттерін қамтамасыз етеді. Бұрау процесінде өткізгіштің өткізгіштігін жақсарту үшін жіптердің жіптері тығыз орналасуы керек.
Оқшаулау қабатын экструзиялау негізгі қадамдардың бірі болып табылады. XLPE оқшаулау қабаты үшін XLPE материалы жоғары температурада экструзияланады және өткізгішке біркелкі оралады. Экструзия процесінде оқшаулау қабатының сапасы мен қалыңдығының біркелкілігін қамтамасыз ету үшін температура, қысым және экструзия жылдамдығы сияқты параметрлер қатаң бақылануы керек.
Қорғаныс қабаты әдетте металл сыммен өру немесе металл таспамен орау арқылы жасалады. Ішкі және сыртқы қалқандарды өндіру процестері сәл өзгеше, бірақ екеуі де қорғаныш қабатының тұтастығын және жақсы электрлік қосылымды қамтамасыз етуі керек.
Соңында, қорғаныс қабатын өндіру металл сауытты төсеу және сыртқы қабықты экструзиялауды қамтиды. Металл сауыт кабельге тығыз орналасуы керек, ал сыртқы қабықты экструзиялау көпіршіктер мен жарықтар сияқты ақауларсыз тегіс көріністі қамтамасыз етуі керек.
4. Жоғары вольтты кабельдердің жұмыс сипаттамалары
Электрлік өнімділік тұрғысынан жоғары вольтты кабельдер жоғары оқшаулау кедергісіне, төмен диэлектрлік шығынға және жақсы кернеу кедергісіне ие болуы керек. Жоғары оқшаулау кедергісі токтың ағып кетуін тиімді түрде болдырмайды, төмен диэлектрлік шығын беріліс кезінде электр энергиясының жоғалуын азайтады, ал жақсы кернеу кедергісі кабельдің жоғары вольтты ортада қауіпсіз жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
Механикалық қасиеттері жағынан кабель жеткілікті созылу беріктігіне, иілу радиусына және соққыға төзімділікке ие болуы керек. Орнату және пайдалану кезінде кабель созылу, иілу және сыртқы күш әсеріне ұшырауы мүмкін. Егер механикалық қасиеттер жеткіліксіз болса, кабельдің зақымдалуы оңай.
Жылулық өнімділік те маңызды аспект болып табылады. Кабель жұмыс кезінде, әсіресе жоғары жүктеме кезінде жылу шығарады. Сондықтан кабель жақсы жылуға төзімділікке ие болуы және оқшаулаудың ескіруі сияқты мәселелерсіз белгілі бір температура диапазонында қалыпты жұмыс істей алуы керек. XLPE кабелі салыстырмалы түрде жақсы жылуға төзімділікке ие және жоғары температурада ұзақ уақыт жұмыс істей алады.
5. Жоғары вольтты кабельдерді орнату және техникалық қызмет көрсету
Орнату тұрғысынан алғанда, ең алдымен кабель төсеу жолының ақылға қонымды және қауіпсіз болуын қамтамасыз ету үшін жолды жоспарлау керек. Төсеу процесінде кабельдің шамадан тыс созылуына, майысуына және экструзиясына жол бермеу керек. Ұзақ қашықтыққа кабель төсеу үшін құрылысқа көмектесу үшін әдетте кабель конвейерлері сияқты жабдықтар қолданылады.
Кабель қосылыстарын өндіру орнату процесіндегі маңызды буын болып табылады. Қосылудың сапасы кабельдің жұмыс сенімділігіне тікелей әсер етеді. Қосылыстар жасаған кезде кабельді аршып, тазалап, жалғап, оқшаулау қажет. Қосылудың электрлік және механикалық қасиеттерінің талаптарға сай болуын қамтамасыз ету үшін әрбір қадам технологиялық талаптарға қатаң сәйкес орындалуы керек.
Жоғары вольтты кабельдердің ұзақ мерзімді тұрақты жұмыс істеуі үшін техникалық қызмет көрсету жұмыстары өте маңызды. Үнемі тексерулер кабельдің сыртқы түрі немесе қабығы зақымдалғанын тез анықтауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, кейбір сынақ жабдықтарын кабельдің оқшаулау өнімділігін және ішінара разрядталуын тексеру үшін де пайдалануға болады. Егер ақаулар табылса, оларды уақытында жөндеу немесе ауыстыру қажет.
6. Жоғары вольтты кабельдердің істен шығуы және анықталуы
Жоғары вольтты кабельдердің жиі кездесетін ақауларына оқшаулаудың бұзылуы, өткізгіштің ажыратылуы және қосылыстың істен шығуы жатады. Оқшаулаудың бұзылуы оқшаулаудың ескіруінен, ішінара разрядтан немесе сыртқы шамадан тыс кернеуден туындауы мүмкін. Өткізгіштің ажыратылуы әдетте механикалық сыртқы күштен немесе ұзақ мерзімді шамадан тыс жүктемеден туындайды. Қосылыстың істен шығуы қосылыс өндірісінің нашар процесінен немесе жұмыс кезінде қатты қызудан туындауы мүмкін.
Бұл ақауларды анықтау үшін көптеген анықтау әдістері бар. Ішінара разрядты анықтау - кең таралған әдіс. Кабельдегі жартылай разрядтан туындайтын сигналды анықтау арқылы кабельдің ішінде оқшаулау ақауларының бар-жоғын анықтауға болады. Төзімділік кернеуін тексеру кабельдің төзімділік кернеу сыйымдылығын анықтап, оқшаулау мәселелерін анықтай алады. Сонымен қатар, инфрақызыл термиялық бейнелеу технологиясы кабельдің бетіндегі температураның таралуын анықтай алады, осылайша кабельде жергілікті қызып кету сияқты мәселелер бар-жоғын анықтайды.
7. Электр жүйелерінде жоғары вольтты кабельдердің қолданылуы және даму үрдісі
Энергетикалық жүйелерде жоғары вольтты кабельдер қалалық электр желісін түрлендіруде, ірі электр станцияларының шығыс желілерінде, су асты кабельдерін беруде және басқа да салаларда кеңінен қолданылады. Қалалық электр желілерінде кеңістіктің шектеулі болуына байланысты жер асты кабельдерін пайдалану кеңістікті үнемдеуге және қаланың сұлулығын жақсартуға мүмкіндік береді. Ірі электр станцияларының шығыс желілері алыстағы қосалқы станцияларға электр энергиясын беру үшін жоғары вольтты кабельдерді пайдалануды қажет етеді. Су асты кабельдерін беру теңіз арқылы электр энергиясын беруді жүзеге асыра алады және аралдар мен жағалау аймақтарын тұрақты электрмен жабдықтауды қамтамасыз етеді.
Энергетикалық технологияның үздіксіз дамуымен жоғары вольтты кабельдер де кейбір даму үрдістерін көрсетті. Біріншісі - жоғары кернеу деңгейлі кабельдерді зерттеу, әзірлеу және қолдану. Алыс қашықтыққа электр энергиясын беруге сұраныстың артуымен аса жоғары вольтты кабельдерді әзірлеу басты назарда болады. Екіншісі - кабельдердің интеллекті. Кабельге сенсорлар мен басқа да жабдықтарды біріктіру арқылы кабельдің жұмыс күйін нақты уақыт режимінде бақылауға және ақаулар туралы ескертуге қол жеткізуге болады, осылайша кабельдің жұмыс сенімділігін арттырады. Үшіншісі - экологиялық таза кабельдерді әзірлеу. Адамдардың қоршаған ортаны қорғауға қойылатын талаптары артқан сайын, ластануы төмен, қайта өңделетін кабель материалдарын зерттеу және әзірлеу болашақ даму бағыты болады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 24 қыркүйек